Développement d’une technologie d’impression de cellules solaires organiques à grande surface

Développement d'une technologie d'impression de cellules solaires organiques à grande surface

(à gauche) module solaire organique à haut rendement et à haute stabilité incorporant des couches photoactives ternaires. (à droite) Performances du module solaire organique à haut rendement et haute stabilité incorporant des couches photoactives ternaires. Crédit : Institut coréen des sciences et technologies (KIST)

La technologie des cellules solaires est une source d’énergie propre de premier plan. En particulier, les cellules solaires organiques, qui font partie de la troisième génération de cellules solaires, attirent l’attention en tant que technologie de base pour la production d’énergie solaire urbaine car elles peuvent être imprimées et appliquées sur les murs extérieurs ou les fenêtres en verre des bâtiments. Cependant, la zone photoactive qui absorbe la lumière solaire et la convertit en électricité reste nettement inférieure à 0,1 cm². De plus, la commercialisation est entravée par des problèmes de performances et de reproductibilité qui surviennent lors de l’extension de la zone cellulaire à plusieurs m2 là où des niveaux d’approvisionnement en énergie pratiques sont disponibles.

Une équipe de recherche dirigée par le Dr Hae Jung Son du Centre de recherche sur le photovoltaïque avancé de l’Institut coréen des sciences et technologies (KIST ; président : Seok-Jin Yoon) a découvert les facteurs responsables de la dégradation des performances des cellules solaires organiques à grande surface et a annoncé la développement d’un nouveau matériau additif polymère pour le développement de la technologie des cellules solaires organiques à grande surface.

L’équipe de recherche s’est concentrée sur la forme de composition de la couche photoactive dans les cellules solaires organiques et le processus de solution, qui fait partie du processus de fabrication des cellules solaires organiques. La méthode de revêtement par centrifugation, un processus de solution principalement utilisé au stade de la recherche en laboratoire, crée un mélange de couches photoactives uniforme car le solvant s’évapore rapidement tandis que le substrat tourne à grande vitesse. Cependant, le processus de solution continue à grande surface conçu pour une utilisation industrielle a entraîné une détérioration des performances des cellules solaires car le taux d’évaporation du solvant de la solution de matériau de cellule solaire était trop lent. Par conséquent, une agrégation indésirable entre les matériaux photoactifs peut se former.

Développement d'une technologie d'impression de cellules solaires organiques à grande surface

module solaire organique à haut rendement et à haute stabilité. Crédit : Institut coréen des sciences et technologies (KIST)

L’équipe de recherche a mis au point un additif polymère capable d’empêcher ce phénomène en interagissant avec des matériaux susceptibles de s’agréger. En conséquence, des couches photoactives ternaires contenant des additifs polymères ont été fabriquées pour empêcher l’agrégation dans les couches photoactives. De plus, grâce au contrôle possible de la structure au niveau nanométrique, des améliorations des performances des cellules solaires et une sécurité de stabilité sont acquises contre les augmentations de température induites par la lumière pendant le fonctionnement des cellules solaires. Une efficacité de module de 14,7 % a été atteinte, ce qui a entraîné une augmentation des performances de 23,5 % par rapport à celle du système binaire conventionnel. L’efficacité et la stabilité ont été simultanément démontrées en maintenant plus de 84 % d’efficacité initiale pendant 1 000 heures, même dans un environnement chauffé à 85 ℃.

Le Dr Son du KIST a déclaré qu’ils “se sont rapprochés de la commercialisation des cellules solaires organiques en proposant le principe de base d’un matériau de cellule solaire capable de traiter une solution de haute qualité sur une grande surface”, exprimant en outre que “la commercialisation par le biais de recherches de suivi rendre possible une production d’énergie autosuffisante et respectueuse de l’environnement, facilement applicable aux murs extérieurs des bâtiments et aux automobiles, et également utilisée comme source d’énergie pour les appareils mobiles et IoT.”

La recherche a été publiée dans Nano énergie.


Développement du photovoltaïque pouvant être appliqué comme de la peinture pour une application réelle


Plus d’information:
Sungmin Park et al, Rôle important de l’accepteur de polymères alliés pour le photovoltaïque organique à haut rendement et stable sur de grandes surfaces, Nano énergie (2022). DOI : 10.1016 / j.nanoen.2022.107187

Fourni par le Conseil national de recherches sur la science et la technologie

Citation: Développement d’une technologie d’impression de cellules solaires organiques à grande surface (21 juin 2022) récupéré le 21 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-large-area-solar-cell-technology.html

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